CN216794697U - 一种新型干式电池并联充电模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在提供一种结构简单，既能够减少接线数量，又能够以大电流量进行充放电，经济效益比较高的新型干式电池并联充电模块。本实用新型包括充放电控制器、若干个正极汇流排、若干个负极汇流排以及若干个电池模块，所述电池模块包括若干个干式电池，若干个所述干式电池的正极端均与所述正极汇流排电连接，所述正极汇流排与所述充放电控制器电连接，若干个所述干式电池的负极端分别与若干个所述负极汇流排电连接，若干个所述负极汇流排均与所述充放电控制器电连接。把干式电池编排成一个阵列，多件干式电池共用一个充放电线路，而充放电控制器可以自动切换频道，监控每一件干式电池的充放电状态，以保证工作安全、个别电池寿命及个别电池充电量。本实用新型应用于电源技术领域。

Description

一种新型干式电池并联充电模块

技术领域

本实用新型应用于电源技术领域，特别涉及一种新型干式电池并联充电模块。

背景技术

干式电池包括锂合金和锂离子等固态电池，此类电池在充电和放电时对极限电压有严格要求，常规的锂离子类固态电池的满充电压是不能高于4.2V。当电池在使用时，电压不能低于2.75V。因为当锂离子电池电压高于4.2V或低于2.75V时容易产生不良化学反应从而直接影响电池的容量、寿命、甚至产生危险。因此，在充电时需要定时监测充电电压和电流，充电电压不能超过设定电压，不能过充，以保障电池内电阻和温度在安全范围内，防止电池因为过充的高压和高温而产生激烈的化学反应甚至爆炸。但是，矛盾的现实，为了得到最高的储电效能，充电电压也会尽量贴近4.2V这个上压极限，而使用时，放电电压也会尽量贴近2.75V这个下压极限。

以一块3.7V的锂离子电池容量2000mAh为例子，以额定充电速度1C即是2A来充电的话，电压首先会爬升到4.2V的水平然后保持稳定，这时储电效能大约达到70%。继续下去的话，电压会保持固定，而电流则续步下降，储电效能则续步提升到100%。通常当电流下降到额定充电电流的5%时便会停止充电，因为后续的充电速度会很慢，时间会拖的很长。同时也防止过充造成对电池损坏并甚至产生爆炸的危害。至于在使用过程的放电时段，锂离子电池也不能过度放电使电压低于2.75V。相同原因也是因为电池内的化学物质改变，使化学反应消失，其充电和放电功能丧失。因此，锂离子电池在充电和放电时都需要检测电池的电压，以保持电池功能、寿命与使用安全。

当一个电池供电模块只需要一块电池时，这电压监控是可以很简单地使用检测线路与检测元件来实现。但是当一个电池供电模块使用多块电池时，其监控线路便会按比例增大，而且，其成品成本也随之增加。相同的电池以额定放电速度1C的每块电池可以提供2A的安全电流。当需求电流大于2A时，可以通过不同方法去达到目的，包括使用较大容量的电池、使用较大放电速度的电池、或使用多于一块电池并联起来去取得较大的电流。但是，这种布局存有检测每一块电池电压的难度和缺点。

当以多块电池并联时，在电路上所有电池的正极会并到一起，同样负极也一样，从而取得更大的放电电流，如图1所示。在充电时，充电的电压正极和负极接点会同时供应给电路上的所有电池。当充电器的电压感应到满充电压时，实际上只是其中一块电池是达到满充状态，而其它的电池有很大机会还没有达到满充的状态，假如在这个时候终止充电，其它电池便不能达到满充状态，即是不能百分百使用到电池的储电能力。而且，传统的并联的电池线路不允许充电器对每一件电池作单独的电压和电量的检测，因此不能进行充电微调或平衡充电，这对于锂合金和锂离子等这类固态电池的充电电压、充电效率和使用寿命都不能达到最好的效果，进而影响了整个并联电池模块的功能和寿命。这是一个基础并联电池模块线路的缺点。

要达到对每一件电池作单独的电压和电量的检测，保守的充电线路和办法是对每一件电池使用一个独立的充电器或充电频道。这样既能确保充电的安全性，又能独立去充满每一件电池，但是缺点是使用重复的线路，在供放电的汇流电排上重复连接，如图2所示。假如电池模块的电池数量不多，这不是关键问题，但是假如电池数量比较多时，这可以是一个设备生产和检测成本的甁颈。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单，既能够减少接线数量，又能够以大电流量进行充放电，经济效益比较高的新型干式电池并联充电模块。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括充放电控制器、若干个正极汇流排、若干个负极汇流排以及若干个电池模块，所述电池模块包括若干个干式电池，若干个所述干式电池的正极端均与所述正极汇流排电连接，所述正极汇流排与所述充放电控制器电连接，若干个所述干式电池的负极端分别与若干个所述负极汇流排电连接，若干个所述负极汇流排均与所述充放电控制器电连接。

进一步地，所述电池模块、所述正极汇流排以及所述负极汇流排的数量均至少设置有两个，每个所述电池模块包括至少两个所述干式电池。

本实用新型的有益效果是：按照干式电池的数量来制定编排方式，同时确定正极汇流电排和负极汇流电排的数量，本实用新型的线路适合四个电池或以上的电池组合，方形阵列充电的工作效率和设备使用率最高，即是二行乘二列、三行乘三列、四行乘四列等如此类推，使用的电压电流检测元件数量是所有干式电池块数量的平方根，如九块干式电池的并联充电模块只需要三个电压检测元件，这样可以达到较高的设备经济效益。同时，通过专用的充放电控制器，本实用新型可以实现检测电池模块中的每一块干式电池的工作电压和电流。本实用新型实现了大数量的电池并联，从而达到大电流量同时充电和放电的目的，并且整体减少了接线数量。

附图说明

图1是传统并联充电模块的结构示意图；

图2是传统具有电压电量检测功能的并联充电模块的结构示意图；

图3是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1至图3所示，在本实施例中，本实用新型包括充放电控制器1、若干个正极汇流排2、若干个负极汇流排3以及若干个电池模块，所述电池模块包括若干个干式电池4，若干个所述干式电池4的正极端均与所述正极汇流排2电连接，所述正极汇流排2与所述充放电控制器1电连接，若干个所述干式电池4的负极端分别与若干个所述负极汇流排3电连接，若干个所述负极汇流排3均与所述充放电控制器1电连接。其中，所述充放电控制器1用于控制和切换自身的充电频道和汇流排来进行整体电池模块充电和放电、分组电池充电和放电或独立指定的电池充电和放电，甚至是对连接的干式电池4进行检测电压、电流和电阻。

在本实施例中，所述电池模块、所述正极汇流排2以及所述负极汇流排3的数量均至少设置有两个，每个所述电池模块包括至少两个所述干式电池4。其中，所述干式电池4可以是锂合金电池、锂离子电池或者任何一种不能在缺乏检测环境下作并联线路而安全及有效地充电和放电的电池。

在本实施例中，方形阵列充电的工作效率和设备使用率最高，即是二行乘二列、三行乘三列、四行乘四列等如此类推。如图3所示，每一行的电池的正极接到各自的汇流电排，共三件正极汇流电排，编号分别是P1、P2及P3。电池B1、B2和B3的正极连在一件汇流电排P1上；电池B4、B5和B6的正极连在第二件汇流电排P2上；电池B7、B8和B9的正极连在第三件汇流电排P3上。同时，每一列的电池的负极接到各自的汇流电排，共三件负极汇流电排，编号分别是N1、N2、及N3。电池B1、B4和B7的负极连在一件汇流电排N1上；电池B2、B5和B8的负极连在第二件汇流电排N2上；电池B3、B6和B9的负极连在第三件汇流电排N3上。这样，使用的电压电流检测元件数量是电池模块中电池块数量的平方根，即是需要三件电压电流检测元件。因此，与传统的并联充电模块相对比，本实用新型不仅结构简单，而且既能够减少接线数量，又能够以大电流量进行充放电，经济效益比较高。

在本实施例中，汇流电排以三行乘三列的方式组成一个九个点的方阵排列，九个点同时接受相同的充电电压和电流。所述充放电控制器1把汇流排P1、P2和P3接成相同的正电压，并把汇流排N1、N2及N3接成相同的负电压。正电压和负电压之间的电压差为电池充电所需要的充电电压。这样，所述充放电控制器1向正极和负极提供电压差时，九个电池便可以同时得到需要的充电电压来进行充电。在放电时，以同样连接方法，所述充放电控制器1可以把九件所述干式电池4并联起来放电，从而得到需要的总电流。在检查电池时，所述充放电控制器1会检测到整个电池模块的电压、电流和电阻。

实施例二：

如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：

在本实施例中，九个点以行分成三组来接受充电电压和电流。以图3的线路解释，这是共用负极。所述充放电控制器1把汇流排P1、P2和P3接成相同的正电压，但是只是对汇流排N1、N2及N3其中一条提供负电压。正电压和负电压之间的电压差为电池充电所需要的充电电压。这样，所述充放电控制器1向正极和负极提供电压差时，透过控制只选择使用一条负极汇流排，只有一行电池可以得到需要的充电电压来进行充电。在放电时，以同样连接方法，所述充放电控制器1可以把一列的干式电池4并联起来放电，从而得到需要的总电流。在检查电池时，所述充放电控制器1会检测到电池模块中该行的电池的电压、电流和电阻。

在本实施例中，在共用负极的模式下，可以对一列干式电池4充电，只需要按下表 的电极提供电压和电流：

电池编号	正极	负极
			B1、B4、B7	P1、P2、P3	N1
B2、B5、B8	P1、P2、P3	N2
			B3、B6、B9	P1、P2、P3	N3

在本实施例中，也可以对一列中的其中两件干式电池4充电，如下表所示：

电池编号	正极	负极
			B1、B4	P1、P2	N1
B1、B7	P1、P3	N1
			B4、B7	P2、P3	N1
B2、B5	P1、P2	N2
			B2、B8	P1、P3	N2
B5、B8	P2、P3	N2
			B3、B6	P1、P2	N3
B3、B9	P1、P3	N3
			B6、B9	P2、P3	N3

实施例三：

如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：

在本实施例中，九个点以列分成三组来接受充电压和电流。以图3的线路解释，这是共用正极。所述充放电控制器1把汇流排N1、N2及N3接成相同的负电压，但是只是对汇流排P1、P2和P3其中一条提供正电压。正电压和负电压之间的电压差为电池充电所需要的充电电压。这样，所述充放电控制器1向正极和负极提供电压差时，透过控制只选择使用一条正极汇流排，只有一列电池可以得到需要的充电电压来进行充电。在放电时，以同样连接方法，所述充放电控制器1可以把一行的电池4并联起来放电，从而得到需要的总电流。在检查电池时，所述充放电控制器1会检测到电池模块中该列的电池的电压、电流和电阻。

在本实施例中，在共用正极的模式下，可以对一行电池充电，只需要按下表的电极 提供电压和电流：

电池编号	正极	负极
			B1、B2、B3	P1	N1、N2、N3
B4、B5、B6	P2	N1、N2、N3
			B7、B8、B9	P3	N1、N2、N3

在本实施例中，也可以选择对一行中的其中两件电池充电，如下表所示：

电池编号	正极	负极
			B1、B2	P1	N1、N2
B1、B3	P1	N1、N3
			B2、B3	P1	N2、N3
B4、B5	P2	N1、N2
			B4、B6	P2	N1、N3
B5、B6	P2	N2、N3
			B7、B8	P3	N1、N2
B7、B9	P3	N1、N3
			B8、B9	P3	N2、N3

实施例四：

如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：

在本实施例中，九个点独立分时充电。所述充放电控制器1只对一个正极和一个负 极提供电压和电流。不同的正负极交点便是一个可以连接电池4的充电和放电点。所述充放 电控制器1可以向不同的电极提供电压和电流，如下表所示：

电池编号	正极	负极
			B1	P1	N1
B2	P1	N2
			B3	P1	N3
B4	P2	N1
			B5	P2	N2
B6	P2	N3
			B7	P3	N1
B8	P3	N2
			B9	P3	N3

虽然本实用新型的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本实用新型含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (2)

1.一种新型干式电池并联充电模块，其特征在于：它包括充放电控制器（1）、若干个正极汇流排（2）、若干个负极汇流排（3）以及若干个电池模块，所述电池模块包括若干个干式电池（4），若干个所述干式电池（4）的正极端均与所述正极汇流排（2）电连接，所述正极汇流排（2）与所述充放电控制器（1）电连接，若干个所述干式电池（4）的负极端分别与若干个所述负极汇流排（3）电连接，若干个所述负极汇流排（3）均与所述充放电控制器（1）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型干式电池并联充电模块，其特征在于：所述电池模块、所述正极汇流排（2）以及所述负极汇流排（3）的数量均至少设置有两个，每个所述电池模块包括至少两个所述干式电池（4）。

Images